Angestrebte Kompetenzen zum
Inhaltsfeld „Erhaltung von Energie und Impuls“ in der
Stufe EF (10)
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Mechanische Energieformen
- Ich kann darlegen, dass beim Anheben eines Körpers
Arbeit verrichtet wird und dass der Körper potentielle
Energie aufnimmt.
- Ich kann die potentielle Energie mit der Formel Wpot
= m·g·h berechnen.
- Ich weiß, dass bei der Verformung eines Objekts
Arbeit an ihm verrichtet wird.
- Ich weiß, dass für die Verformung eines elastischen
Gegenstands Spannenergie aufgewandt werden muss, deren
Betrag mit der Formel WSp = 0,5·D·x2
berechnet wird.
- Ich weiß, dass zur Beschleunigung eines Körpers
Beschleunigungsarbeit verrichtet wird und der Körper
kinetische Energie aufnimmt.
- Ich kann die kinetische Energie mit der Gleichung Wkin
= 0,5·m·v2 berechnen.
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Energieerhaltungssatz
- Ich weiß, dass Energie grundsätzlich nicht aus
Nichts erzeugt werden und nicht vernichtet werden
kann.
- Ich weiß, dass in vielen Vorgängen Energie seine
Form wechseln kann und bin in der Lage mehrere
Beispiele für Umwandlungen benennen.
- Ich weiß, dass bei einem Körper, der fällt,
potentielle Energie in kinetische umgewandelt wird.
- Ich weiß, dass bei einem gespannten Gegenstand, zum
Beispiel bei einer Feder, Spannenergie in kinetische
Energie umgewandelt wird, sobald sich der Gegenstand
wieder entspannt.
- Ich kann den Energieerhaltungssatz dazu verwenden,
die Steighöhe eines geworfenen Gegenstands zu
berechnen, wenn mir die Vertikalgeschwindigkeit
bekannt ist.
- Ich bin in der Lage mit Hilfe des
Energieerhaltungssatzes verschiedene Größen bei der
Spannung einer Feder zu berechnen, wenn mir die
anderen beteiligten Größen bekannt sind.
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Reibung und Energieentwertung
- Ich weiß, dass einander berührende Gegenstände
Reibungskräfte aufeinander ausüben können, welche ihre
Bewegung dämpfen.
- Ich kann zwischen Haft-, Gleit- und Rollreibung
unterscheiden.
- Ich weiß, dass bei zwei Objekten die Haftreibung
stets stärker ist als die Gleitreibung.
- Ich kenne verschiedene Beispiele aus der Technik und
dem Alltag, in denen Reibung eine Rolle spielt, und
weiß, dass in manchen Fällen eine möglichst geringe,
in anderen Fällen eine große Reibung gewünscht wird.
- Ich weiß, dass die Stärke der Reibung von den
Materialien der beteiligten Körper abhängt und dass
der Betrag der Kraft durch den Haft- beziehungsweise
Gleitreibungskoeffizient beschrieben wird.
- Ich weiß, dass bewegte Gegenstände, die der Reibung
unterliegen, kinetische Energie einbüßen.
- Ich weiß, dass diese verlorengegangene Energie als
entwertete Energie bezeichnet wird, da sie nicht mehr
ohne Weiteres nutzbar ist.
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Impuls und Stoßvorgänge
- Ich kenne den Impuls eines Gegenstands und kann ihn
mit der Formel p = m·v berechnen.
- Ich weiß, dass der Gesamtimpuls eines geschlossenen
Systems erhalten bleibt und erst dann eine Veränderung
erfährt, wenn äußere Kräfte wirken.
- Ich kann zwischen einem elastischen und einem
inelastische Stoß zweier Objekte unterscheiden.
- Ich weiß, dass bei einem elastischen Stoß kinetische
Energie nicht verloren geht, sondern lediglich von
einem Stoßpartner auf den anderen übertragen werden
kann.
- Ich weiß, dass ein vollständig inelastischer Stoß
vorliegt, wenn beide Stoßpartner nach dem Stoß gleiche
Richtung und Geschwindigkeit besitzen. In diesem Fall
geht kintische Energie verloren.
- Ich bin in der Lage, für zentrale elastische oder
vollständig inelastische Stöße die
Endgeschwindigkeiten zu berechnen, wenn mir die Massen
und Anfangsgeschwindigkeiten bekannt sind.
- Ich kann geeignete Experimente durchführen, um den
Impulserhaltungssatz zu überprüfen.
- Ich kann im Rahmen der vorgenannten Experimente eine
Videoanalyse der Bewegungen durchführen, um die
beteiligten Geschwindigkeiten zu messen.
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